森林生态系统的养分循环PPT课件

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8．1．2 生态系统养分循环的概念
▪ 狭义上：养分元素在生态系统内一次又一次地被循 环利用的现象
生态系统养分循环示意
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▪ 广义上：指化学元素及其组成的各种化合物 在自然界中的迁移和转化的过程。
• 研究化学元素及其化合物在自然界中的分
• 布、迁移和转化规律的科学称为生物地球化学 (biogeochemistry)。
▪ 重要元素：植物正常生长和代谢所必需的元素。 其中其浓度仅有若干ppm的称作微量元素，而浓 度可用百分数表示的可称为大量元素 。
▪ 大量元素：氢、碳、氧、氮、钾、钙、镁、磷、 硫。 微量元素：氯、硼、铁、锰、锌、铜、钼。
▪ 生物体中主要的化学元素：氢、碳、氧、氮。
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• 生物途径：动物的活动可使养分在生态系统之间发生再 分配。（例如它们可以在一个生态系统能够内取食，而 在另一个系统内排泄）
• 地质水文途径：指生态系统养分的输入来源于岩石、土 壤矿物的风化和土壤水分及溪水溶解的养分对系统的输 入，以及土壤水或地表水溶解的养分、土粒和有机物质 从系统的输出。
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• 生物地球化学的研究内容就是通过追踪化学元素 迁移、转化过程与规律研究生命与其周围环境的 相互关系。
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8．2森林生态系统养分循环的类型与机制
▪ 三种循环类型（路径与范围）：
• 地球化学循环(geochemical cycles) • 生物地球化学循环(biogeochemical cycles) • 生物化学循环(biochemical cycles)
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8．2．1 地球化学循环
是指不同生态系统之间化学元素的迁移和交换
距离可能很近或者很远。 地球化学循环的空间范围相当大，可以是全球性的 大循环。时间范围也可能相当长；但也可能很短。
▪ 根据元素循环的机制，地球化学循环分为 ▪ 气态循环(gaseous cycles)和 ▪ 沉积循环(sedimentary cycles)。
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8．2．2 生物地球化学循环
▪ 生态系统内部化学元素的交换，其空间范围一般不 大。植物在系统内就地吸收养分，又通过落叶归还 到同一地方。多数生态系统内生物和化学元素的交 换，大体处于平衡状态。一般生物地球化学循环的 特点是：绝大多数的养分可以有效地保留，积累在 本系统之内，其循环经常是遵循一定的循环路线。
等教育出版社，施普林格出版社，2000 ForestEcology．KimminsJ．P．MacmilLan，1987 生态与环境.施维林等编著。浙江大学出版社2006.2
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主要内容：
概念、类型、途径与机制， 分解的过程与机制（凋落物）。
了解内容：
碳、氮、硫、磷及有毒物质的循环与机制。
• 养分直接循环的途径有效地保证了植物养分 的失而复得，由此几乎构成一个闭路的生物地球 化学循环，一个一种最稳妥的生物地球化学循环。
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8．2．3 生物化学循环
▪ 指养分在生物体内的再分配。 ▪ 养分在体内的再分配，是植物保存养分的重要途径,
第8章 森林生态系统的养分循环
8．1 生态系统养分循环概述 8．2 森林生态系统养分循环的类型与机制 8．3 生态系统中的分解 8．4 森林生态系统养分循环特征参数 8．5 碳、氮、磷、硫循环
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本章参考书书目：
生态学．李博主编．高等教育出版社，2000 全球生态学：气候变化与生态响应．方精云主编．高
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为什么研究养分循环？
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一个简单的例子
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8．1 生态系统养分循环概述
物质的循环和能量的流动的关系（相辅相 成、缺一不可）。
生态系统养分循环研究的发展过程(三个阶 段）：
生态系统养分循环研究关注的重点领域 （五个方面)：
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8．1．1 植物体内的养分元素
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（四）凋落物的分解
▪ 凋落物分解和养分的释放是森林生物地球化 学循环中最重要的一环。凋落分解的快慢与 下列因子有关：
• 森林类型及立地条件 • 凋落物的化学成分 • 土壤生物的活动
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森林凋落物的分解
凋落物分解和养分的释放是森林生态系统能量流动 过程中最重要的一环，分解过快或过慢对森林生长 都不利。
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（一）气态循环(gaseous cycles)
▪ C、N、O主要以气态形式输入和输出。最近20余年 来，气态循环已引起人们极大地重视。因为气体循 环不仅使一些重要的大量元素输入系统或从系统中 损失掉，而且能运载空气的污染物质。
▪ 70年代以来由于大气增加大量N和S的氧化物，产 生酸雨现象成为全球最普遍的一种严重污染。
热带雨林VS北方针叶林
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（五）林下植被的作用
▪ 林下植被的凋落物含有相当高的养分，一般有利 于森林死地被物的分解，从而提高土壤肥力。因 此，林下保持一定数量的灌木、杂草以及苔藓， 将会对森林的生产力起到有益的作用。
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（六）养分元素的直接循环
▪ 养分直接循环是指菌根菌的菌丝体侵入新落下的凋 落物后，有菌丝进入凋落物内部使之分解，并吸收 那些被矿化后的养分，其中养分的一部分可被有菌 根的植物所利用。
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生态系统的分室模型及养分循环的主要途径
(引自Fra Baidu bibliotekieklets 1982)
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生物地球化学循环的内容
▪ （一）植物对养分的吸收
▪ 从土壤溶液中吸收 ▪ 菌根营养
▪ （二）植物体内养分的分配 ▪ （三）植物养分的损失
▪ 雨水淋失 ▪ 草食动物的取食 ▪ 生殖器官的消耗 ▪ 凋落物损失的养分
▪ 温室效应使地球长期处于变暖的趋势，它的影响已 逐渐表现出来。
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（二）沉积循环 (sedimentary cycles)
▪ 地球化学循环中，气态循环的气体比较少，大部分 属于沉积循环类型。
• 气象途径：如空气尘埃和降水的输入以及风侵蚀和搬运 的输出 。（生长在极贫瘠土壤上的森林，化学沉降物的 输入有可能使其达到较高的生产量）